Hvorfor betragtes et lipid -dobbeltlags incellmembrane som barriere for diffusionen af polære molekyler?

1. Hydrofob karakter af dobbeltlaget:

- Lipid -dobbeltlaget er primært sammensat af phospholipider, der har et hydrofil hoved (tiltrukket af vand) og en hydrofob hale (afviser vand).

- De hydrofobe haler står overfor indad og danner kernen i dobbeltlaget og skaber et ikke-polært, hydrofobt miljø.

- Polære molekyler, der tiltrækkes af vand, afvises af dette hydrofobe miljø.

2. Mangel på polære kanaler:

- I modsætning til plasmamembranen, der indeholder specialiserede proteinkanaler, har lipid -dobbeltlaget i sig selv ikke iboende kanaler, der tillader polære molekyler at passere.

- Disse kanaler er vigtige for transport af polære molekyler over membranen.

3. Høj energibarriere:

- For at et polært molekyle kan passere gennem den hydrofobe kerne i dobbeltlaget, ville det være nødt til at overvinde betydelige energibarrierer.

- Dette skyldes, at molekylet er nødt til at forstyrre de hydrofobe interaktioner mellem lipidhaler, hvilket er energisk ugunstigt.

4. Vandopløselige egenskaber af polære molekyler:

- Polære molekyler er typisk vandopløselige, hvilket betyder, at de interagerer positivt med vandmolekyler.

- Dette gør det vanskeligt for dem at opløses i det hydrofobe miljø i lipid -dobbeltlaget og passere igennem.

Kortfattet:

Kombinationen af den hydrofobe natur af lipid -dobbeltlaget, manglen på polære kanaler og energibarrieren forbundet med at krydse membranen gør det til en betydelig barriere for diffusionen af polære molekyler. Denne barriere spiller en afgørende rolle i at opretholde cellens integritet og regulere passagen af molekyler ind og ud af cellen.

Undtagelser:

Mens lipid -dobbeltlaget generelt er uigennemtrængeligt for polære molekyler, findes der nogle undtagelser:

- små, uladede polære molekyler: Nogle små, uladede polære molekyler som vand og glycerol kan diffundere over membranen i et begrænset omfang på grund af deres lille størrelse og mangel på ladning.

- transportproteiner: Cellemembranen indeholder specialiserede transportproteiner, der letter bevægelsen af specifikke polære molekyler over membranen. Disse proteiner kan skabe kanaler eller binde til molekylet, reducere energibarrieren og muliggøre deres transport.